非线性电阻的伏安特性
线性与非线性电阻的伏安特性曲线
线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线一、实验原理当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻。
若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，该类元件称为线性元件。
若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。
一般金属导体的电阻是线性电阻，它与外加电压的大小和方向无关，其伏安特性是一条直线(见图1)。
从图上看出，直线通过一、三象限。
它表明，当调换电阻两端电压的极性时，电流也换向，而电阻始终为一定值，等于直线斜率的倒数VR。
I常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。
下面对它的结构和电学性能作一简单介绍。
图1线性电阻的伏安特性图2晶体二极管的p-n结和表示符号晶体二级管又叫半导体二极管。
半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。
如果在纯净的半导体中适当地掺入极微量的杂质，则半导体的导电能力就会有上百万倍的增加。
加到半导体中的杂质可分成两种类型：一种杂质加到半导体中去后，在半导体中会产生许多带负电的电子，这种半导体叫电子型半导体 (也叫n型半导体)；另一种杂质加到半导体中会产生许多缺少电子的空穴(空位)，这种半导体叫空穴型半导体 (也叫p型半导体)。
晶体二极管是由两种具有不同导电性能的n型半导体和p型半导体结合形成的p-n结构成的。
它有正、负两个电极，正极由p型半导体引出，负极由n型半导体引出，如图2(a)所示。
p-n结具有单向导电的特性，常用图2(b)所示的符号表示。
关于p-n结的形成和导电性能可作如下解释。
图3 p-n结的形成和单向导电特性如图3(a)所示，由于p区中空穴的浓度比n区大，空穴便由p区向n区扩散；同样，由于n区的电子浓度比p区大，电子便由p区扩散。
随着扩散的进行，p区空穴减少，出现了一层带负电的粒子区(以Ө表示)；n区的电子减少，出现了一层带正电的粒子区(以⊕表示)。
非线性电阻伏安特性的研究
Shiyan非线性电阻伏安特性的研究与经验公式的建立实验5-9 非线性电阻伏安特性的研究与经验公式的建立（一）教学基本要求1.了解分压线路、限流线路以及电表刻度盘上的各种符号。
2.了解非线性电阻元件的伏安特性。
3.掌握探索物理规律、建立经验公式的实验思想和实验方法。
4.学会测量未知物理量之间的关系曲线。
5.掌握作图的基本规则，学会用半对数坐标纸作图并学会求斜率和截距。
6.掌握用变量代换法把曲线改直进行线性拟合或通过计算机软件作图用最小二乘法进行曲线拟合。
7.学会通过合理选择接线方式减小电表接入系统误差的方法。
8.学会判断二极管极性的方法。
（二）讲课提纲1．实验简介电阻元件的伏安特性曲线（电压～电流曲线）呈直线型的，称为线性电阻；呈曲线型的，称为非线性电阻。
常见的典型非线性电阻元件有点亮的白炽灯泡中的钨丝、热敏电阻、光敏电阻、半导体二极管和三极管等。
非线性电阻的伏安特性所反映出来的规律，总是与一定的物理过程相联系的。
利用电阻元件的非线性特性研制出的各种新型传感器、换能器，在温度、压力、光强等物理量的检测和自动控制方面应用非常广泛。
对非线性电阻特性及规律的研究，可以加深对有关物理过程、物理规律及其应用的认识。
实际中许多物理量之间的关系是非线性的关系，为了形象地表示物理量之间的函数关系，寻找物理规律，常常需要测绘各种各样的特性曲线。
伏安特性是电学元件最重要的电学之一。
实验中选择了两种非线性电阻元件，稳压型二极管和小灯泡，测绘伏安特性曲线，建立电压和电流之间关系的经验公式。
通过实验，学习探索物理量间关系、建立定量经验公式的基本方法。
2．实验设计思想和实现方法（1）测量伏安特性曲线电学元件的电流和电压之间关系曲线称为伏安特性曲线，不同电学元件的伏安特性曲线不同。
电阻的伏安特性曲线――线性，小灯泡的伏安特性曲线――非线性，二极管（正向和反向）的伏安特性曲线――非线性。
测量电阻元件伏安特性曲线的一般方法，在电阻元件上加不同的电压，测量相应的电流。
实验一 线性与非线性元件伏安特性的测绘
图 1-2实验一 线性与非线性元件伏安特性的测绘一．实验目的1．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。
2．学习恒电源、直流电压表、电流表的使用方法。
二．原理说明任一二端电阻元件的特性可用该元件上的端电压U 与通过该元件的电流I 之间的函数关系U ＝f(I )来表示，即用U －I 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该电阻元件的伏安特性曲线。
根据伏安特性的不同，电阻元件分两大类：线性电阻和非线性电阻。
线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图1－1中（a ）所示，该直线的斜率只由电阻元件的电阻值R 决定，其阻值为常数，与元件两端的电压U 和通过该元件的电流I 无关；非线性电阻元件的伏安特性是一条经过坐标原点的曲线，其阻值R 不是常数，即在不同的电压作用下，电阻值是不同的，常见的非线性电阻如白炽灯丝、普通二极管、稳压二极管等，它们的伏安特性如图5－1中（b ）、（c ）、（d ）。
在图1－1中，U 〉0的部分为正向特性，U〈 0的部分为反向特性。
绘制伏安特性曲线通常采用逐点测试法，即在不同的端电压作用下，测量出相应的电流，然后逐点绘制出伏安特性曲线，根据伏安特性曲线便可计算其电阻值。
三．实验设备1．直流电压、电流表；2．电压源（双路0～30V 可调）；3．MEEL －04组件、MEEL －05组件。
四．实验内容1．测定线性电阻的伏安特性 按图1－2接线，图中的电源U 选用恒压源的可调稳压输出端，通过直流数字毫安表与1kΩ(d)(b)(c)U UUIII (a)U I 0000图1－1mAVU++_030～VIN4007200VD图 1-3直流数字电压表测量。
调节恒压源可调稳压电源的输出电压U ，从0伏开始缓慢地增加（不能超过10V ），在表1－1中记下相应的电压表和电流表的读数。
表1－1 线性电阻伏安特性数据U (V) 0 246 8 10I (mA)2．测定6.3V 白炽灯泡的伏安特性将图1-2中的1kΩ线性电阻换成一只6.3V 的灯泡，重复1的步骤，电压不能超过6.3V ，在表1－2中记下相应的电压表和电流表的读数。
《线性和非线性电阻的伏安特性测量》实验报告,2023
《基础物理实验》实验报告实验：线性和非线性电阻的伏安特性的测量姓名：学号：班级：成绩：合作者：指导教师：日期：2022 年____月____日【注意事项】（在开始实验操作前请仔细阅读以下说明）1．测量时，可调稳压电源的输出电压由0 V缓慢逐渐增加，应时刻注意电压表和电流表的读数，切勿超过规定值。
2．稳压电源输出端切勿碰线短路。
3．测量中，随时注意电流表读数，及时更换电流表量程，勿使仪表超量程。
【预习题】1. 下图分别为纯电阻、白炽灯泡、普通二极管、稳压二极管的伏安特性曲线，请根据伏安特性曲线分析各种电阻有什么特点？答：纯电阻：纯电阻的伏安特性是一条直线，电压与电流成线性关系，电阻数值恒定，为线性电阻。
白炽灯泡：白炽灯泡的伏安特性是关于原点对称的曲线，其斜率由小变大，说明其电阻值由小变到大，白炽灯泡为非线性电阻。
普通二极管：二极管加反向电压时，流过二极管的电流很小，几乎为0，说明电阻非常大，趋于断路；当二极管加正向电压时，刚开始电流变化较小，但电压大于一定值时，电流会随电压的缓慢升高而急剧增大，说明电阻急剧变小，二极管为非线性电阻。
稳压二极管：稳压二极管的正向特性与普通二极管的正向特性相似。
加反向电压时，在某范围内的电压，电流较小；一旦超出一定电压，电流就会突然增加，而稳压二极管上的电压几乎恒定不变。
说明电阻刚开始非常大，随着电压增大，一旦达到一定值时，电阻急剧减小，稳压管为非线性电阻。
2. 电流表内接方式和电流表外接方式分别适用于什么情况？答：电流表内接方式适用于待测电阻值远大于电流表的内阻。
电流表外接方式适用于待测电阻值远小于伏特表的内阻。
【实验目的】1．学习由测量电压、电流求电阻值的方法（伏安法）。
2．通过对二极管伏安特性的测量，了解非线性电学元件的导电特性。
3．学习减少伏安法中系统误差的方法。
【实验仪器】【实验内容与步骤】1．测定线性电阻的伏安特性（1）确定采用外接（内接、外接）法测伏安特性，并按图接线。
非线性电阻的伏安特性曲线实验
线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线【教学目的】1、测绘电阻的伏安特性曲线，学会用图线表示实验结果。
2、了解晶体二极管的单向导电特性。
【教学重点】1、测绘电阻的伏安特性曲线；2、了解二极管的单向导电特性。
【教学难点】非线性电阻的导电性质。
【课程讲授】提问：1.如何测绘伏安特性曲线？2.二极管导电有何特点？一、实验原理常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。
下面对它的结构和电学性能作一简单介绍。
图1线性电阻的伏安特性图2晶体二极管的p-n结和表示符号晶体二级管又叫半导体二极管。
半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。
如果在纯净的半导体中适当地掺入极微量的杂质，则半导体的导电能力就会有上百万倍的增加。
加到半导体中的杂质可分成两种类型：一种杂质加到半导体中去后，在半导体中会产生许多带负电的电子，这种半导体叫电子型半导体 (也叫n型半导体)；另一种杂质加到半导体中会产生许多缺少电子的空穴(空位)，这种半导体叫空穴型半导体 (也叫p型半导体)。
晶体二极管是由两种具有不同导电性能的n型半导体和p型半导体结合形成的p-n结构成的。
它有正、负两个电极，正极由p型半导体引出，负极由n型半导体引出，如图2(a)所示。
p-n结具有单向导电的特性，常用图2(b)所示的符号表示。
关于p-n结的形成和导电性能可作如下解释。
图3 p-n结的形成和单向导电特性如图3(a)所示，由于p区中空穴的浓度比n区大，空穴便由p区向n区扩散；同样，由于n区的电子浓度比p区大，电子便由p区扩散。
随着扩散的进行，p区空穴减少，出现了一层带负电的粒子区(以Ө表示)；n区的电子减少，出现了一层带正电的粒子区(以⊕表示)。
结果在p型与n型半导体交界面的两侧附近，形成了带正、负电的薄层，称为p-n结。
这个带电薄层内的正、负电荷产生了一个电场，其方向恰好与载流子(电子、空穴)扩散运动的方向相反，使载流子的扩散受到内电场的阻力作用，所以这个带电薄层又称为阻挡层。
非线性电阻的伏安特性
Id(mA) 0
1
3
5 10 15 20
正向
连接 Vd(V) 0
反向 连接
Vd(V) Id(uA)
表 2-4-2
0 -1 -3 0
-5 -10
上页 目录
下页
实验步骤
发光二极管测量电路
图2-4-2(a) 发光二极管 正向测量电路
图2-4-2(b) 发光二极管 反向测量电路
上页 目录
下页
上页 目录
下页
实验原理
图2-4-1 稳压管正、反向连接
上页 目录
下页
非线性电阻的伏安特性
实验步骤
一、测发光二极管伏安特性
（1）按图2-4-2(a)电路接线，按表2-4-1 给定的电流值测量发光二极管的正向特性，电 压值记录于表2-4-1中。
上页 目录
下页
实验步骤
（2）按图2-4-2(b)电路接线，按表2-4-2给 定的电压值测量发光二极管的反向特性，电流值 记录于表2-4-2中。
上页 目录
下页
非线性电阻的伏安特性
实验仪器
直流稳压电源 万用表 电路信号与系统实验箱
上页 目录
下页
实验仪器
直流稳压电源
实验室所用直流电压源为 双通道直流稳压电源。
电压显示值仅为参考，实 际输出以万用表测量为准
应避免电压源短路!
上页 目录
下页
实验箱
实验仪器
发光二极管 和稳压管
上页 目录
下页
非线性电阻的伏安特性
（3）按图2-4-3(b)电路接线，先按表2-4-4给 定的电压值，测量稳压管的反向电流，然后按给定 的电流值测量反向电压记录于表2-4-4中。
实验八非线性电阻伏安特性的测试
非线性电阻的特点是伏安特性曲线为非线性， 其阻值随所加电压的变化而变化。
03
实验步骤
实验设备介绍
01
02
03
04
电源
提供稳定的直流或交流电源。
非线性电阻器
用于测试不同电压下的电流特 性。
电流表和电压表
用于测量电阻器上的电流和电 压。
导线
连接电源、电阻器和测量仪表 。
实验操作流程
01 连接电源、电阻器和测量仪表，确保线路 连接正确无误。
实验八 非线性电阻伏安 特性的测试
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果分析 • 实验总结与思考
01
实验目的
掌握非线性电阻伏安特性的概念
总结词
理解非线性电阻的基本概念和特性，包括伏安特性曲线和电阻值随电压变化的规律。
详细描述
非线性电阻的伏安特性是指电流与电压之间的关系，这种关系不是线性的，即电阻值会随着电压的变 化而变化。在实验中，需要观察非线性电阻的伏安特性曲线，了解其电阻值随电压变化的规律。
学习非线性电阻的测试方法
总结词
掌握非线性电阻的测试方法，包括测量电路的设计、测量步骤和数据处理。
详细描述
在实验中，需要设计合适的测量电路，根据电路图搭建实验装置，并按照规定的 步骤进行测量。在测量过程中，需要注意电压和电流的读数，并记录数据。最后 ，需要对实验数据进行处理和分析，得出非线性电阻的伏安特性曲线。
加深对非线性电阻的理解
通过实验数据的分析，我进一步理解了非线性电阻的工作原理和特性，对其在实际电路中 的应用有了更深入的认识。
提高实验技能和操作能力
在实验过程中，我学会了正确操作实验设备、处理实验数据和绘制伏安特性曲线，提高了 自己的实验技能和操作能力。
非线性电阻的伏安特性曲线
非线性电阻的伏安特性曲线非线性电阻的伏安特性曲线
非线性电阻是有关于线性电阻而言的。
前面咱们学习了线性电阻的特征是其电阻值不随其两头电压或电流而变，或许说其伏安特性可用欧姆规矩来标明，是在U-I平面上一条经过原点的直线。
而非线性电阻是指加在它两头的电压与经过它的电流之比值不是常数，其伏安特性不再是一条直线而是遵从某种特定的非线性函数联络。
经过非线性电阻的伏安特性很难用数学公式精确表达出来，而是凭仗于试验作用取得近似的非线性函数联络。
1．举例
非线性电阻元件在现代工业中运用非常广泛，例如各种半导体器材的伏安特性都对错线性的，如图所示便是半导体二极管的伏安特性。
非线性电阻的图形符号如图所示。
2．描写办法
通常来说，非线性电阻的伏安特功用够用下列函数联络来标明或
关于前面一个式子来说，非线性电阻两头电压是其电流的单值函数，咱们把这种非线性电阻称为电流操控的电阻；关于后边的式子来说，电阻中的电流是电阻两头电压的单值函数，称之为电压操
控的电阻。
上述所介绍的半导体二极管则是归于一种单调型的元件，它一同是电流操控又是电压操控的非线性电阻元件。
非线性电阻的伏安特性曲线-2022年学习资料
第八章非线性电阻电路-第二类：电压控制型非线性电阻-◆-性质：i=gu-此类非线性电阻对应于-同一电流值， 压可能-是多值的。-电压控制型电阻-举例：遂道二极管-第三类：单调性-同时是电流又是电压控制-性质：此类非 性电阻曲线是-单调增长或单调下降的。-举例：半导体二极管-半导体二极管的伏安特性曲线-页-目录-上一页-后 退-退出
第八章非线性电阻电路-二、静态电阻与动态电阻-u和i为关联参考方向：-M-◆-静态电阻：R=-动态电阻（微 电阻）：-R:=-di-主页。-目录-上一页-下一页-后退-退出
第八章：-非线性电阻电路-8一2分析非线性电阻电路的图解法-分析计算非线性电路的依据KCL和KVL。图解法 -根据KCL和KVL,借助于非线性元件伏安特性曲线，用-作图方法求解电路的一种方法。-一、非线性电阻的串联 u=f0-因为：u=u1+2-42=f-且：u1=f-41=-u2=f2-所以：u=f+f=f-e-上一页 下一页-后退-退出
第八章非线性电阻电路-内容提要-1、非线性电阻的概念-2、简单非线性电阻电路的计算方法-非线性电阻电路是指 含非线性电阻元件的电路。-分析非线性电阻电路的基本依据仍然是KCL、KVL和-元件的电压电流关系。非线性电 的分析计-算方法有解析法和图解法两类。本章只讨论简单非-线性电阻电路的图解分析法。-主页-目录mA-80 uA-+20V-4-3328-60μ A-40μ A--20uA-48 21620-tN-解：把电路模型中的电压源U。和电阻R。作为一个二端-网络，它的外特性为：wce=U。-R =20V-6k2i为一-直线。-找出i,=40uA时晶体管的伏安特性曲线，并求交点-Q就是所求工作点。-则 i。=1.8mA-u.。=9V-静态电阻R=5k2-上一页-下一页-后退-退出
非线性电感
第十二章 非线性电路§12.1 非线性元件12.1.1 非线性电阻电阻元件的特性可以用电压u 和电流i 之间的关系来描述，称之为伏安特性关系。
线性电阻的伏安特性可以用欧姆定律来表示，即Ri u =，在i u -平面上是一条通过坐标原点的直线。
而非线性电阻元件的电压和电流关系不满足欧姆定律，它一般用某种特定的非线性函数来表示。
图12-1（a ）表示非线性电阻元件的电路符号，图12-1（b ）表示某种非线性电阻的伏安特性曲线。
根据非线性电阻元件的伏安特性，可以分为以下几类。
(a) (b)图12-1 非线性电阻及伏安特性曲线 1. 单调型非线性电阻元件单调型非线性电阻元件的伏安特性是单调增加或单调减小的函数。
如图12-2（a ）所示的PN 结二极管是典型的单调增加型非线性电阻，伏安特性如图12-2（b ）所示，从图12-2（b ）可以看出，电流i 随着电压u 的变化单调递增，但是图像过原点而关于原点不对称，其伏安特性可以用下列函数表示：)1(-=kT quS e I i (12-1)其中S I 为反向饱和电流，是常数，C q 19106.1-⨯=，是电子的电荷量，K J k /1038.123-⨯=，是玻尔兹曼常数，T 为热力学温度。
在K T 300=（室温）时，140-=V kTq 则 )1(40-=u S e I i从上式可以看出，电流i 随着电压u 单调增加。
-u(a) (b)图12-2 PN 结二极管及其伏安特性2. 电压控制型非线性电阻元件如果非线性电阻元件两端的电流是其电压的单值函数，这种电阻就称为电压控制型电阻，其伏安特性可以用下列函数关系表示)(u g i = (12-2)其典型的伏安特性曲线如图12-3所示。
从特性曲线可以看出，对于每一个电压值u ，有且只有一个电流值i 与之对应，但是，对于某一个电流值，则可能对应多个电压值。
隧道二极管就具有这样的伏安特性。
图12-3 隧道二极管的伏安特性曲线3. 电流控制型非线性电阻元件如果非线性电阻元件两端的电压是电流的单值函数，这种电阻就称为电流控制型电阻，其伏安特性可以用下列函数关系表示)(i f u = (12-3)其典型的伏安特性曲线如图12-4所示，从特性曲线可以看出，对于每一个电流值i ，有且只有一个电压u 值与之对应，但是，对于某一个电压值，则可能对应多个电流值。
非线性电阻的伏安特性
实验仪表（应写明பைடு நூலகம்体型号）；
实验原理及实验电路图；
实验数据：填写数据表格并根据实测数据绘
制发光二极管和稳压管的伏安特性曲线，分析 实验结果和误差原因； 实验小结：总结实验的情况，实验的收获和 体会。
实实验结束验 结 束
实验结束后，整理好工具包，正确摆放仪器， 并将实验箱放入实验台右侧柜子中。
二、预习要求
1.阅读指导书，了解实验原理及实验步骤，列出实验 操作注意事项。 2.阅读相关内容，说明如何用万用表判断稳压管 的 极型及好坏。 3.准备好数据表格。 4.回答以下两个问题：
（1）在图2-4-2电路中，发光二极管的正、反向 伏安特性是否与稳压管的相同？ （2）误用TY-360型万用表的250mA直流电流档 测量10V直流电压源，计算流过万用表的电流（设 电压源内阻为零），将会发生什么情况？
三、实验仪器
直流稳压电源
TY-360型万用表 DGDZ-2型电工电子综合实验箱
实验仪器
直流稳压电源
实验室所用直流电压源为 双通道直流稳压电源。 电压显示值仅为参考，实 际输出以万用表测量为准 应避免电压源短路!
实 验 箱
实验仪器
发光 二极 管和 稳压 管
四、实验原理
非线性器件的伏安特性反映在以电压为 横坐标，电流为纵坐标的平面上，其伏安 特性曲线不是一条通过坐标原点的直线。 也就是说其电压与电流的比值不是常数， 而是随着工作点的变动而变化的。因此， 通常情况下用它的伏安特性曲线来表示其 特性。线性和非线性伏安特性曲线分别如 图a和b所示。
实验步骤
表 2-4-1
正向 连接 Id(mA) Vd(V) 0 0 1 3 5
实验步骤
10
4 . 复习线性电阻和非线性电阻的伏安特性.
4 ． 复 习 线 性 电 阻 和 非 线 性 电 阻 的 伏 安 特 性 。
（ 1 ） 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 服 从 定 律 ， 它 是 一 条 通 过 座 标 原 点 的 。
线 。
非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 不 服 从 非 线 形 定 律 ， 它 是 一 条 通 过 座 标 原 点 的 线 。
（ 2 ） 在 伏 安 特 性 的 测 试 中 ， 只 有 在 电 流 很 小 ， 电 阻 很 小 时 （ 只 有 几 个 欧 姆 ） ， 将 电 压 表 与 电 阻 直 接 ＿ ＿ 联 ， 再 与 电 流 表 联 。
而 测 量 较 大 电 阻 （ R = 200Ω） 的 伏 安 特 性 时 ， 要 将 电 流 表 先 直 接 与 被 测 电 阻 联 后 ， 再 与 电 压 表 联 。
这 是 因 为 。
三 、 实 验 内 容 说 明电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 指 电 阻 元 件 两 端 电 压 U 与 通 过 该 电 阻 元 件 的 电 流 I 之 间 的 关 系 曲 线 。
线 性 电 阻 元 件 伏 安 特 性 服 从 欧 姆 定 律 ， 即 U /I 为 常 数 。
不 但 其 阻 值 不 随 电 压 或 电 流 变 化 而 变 化 ， 而 且 与 电 压 或 电 流 的 方 向 无 关 。
因 此 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 一 条 通 过 座 标 原 点 的 直 线 。
如 图 6－ 2－ l （a ） 所 示 。
非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 不 服 从 欧 姆 定 律 ， 即 U ／ I 不 等 于 常 数 ， 它 与 电 压 电 流 的 大 小 和 方 向 有 关 。
因 此 非 线 性 电 阻 元 件 的 伏 安 特 性 是 一 条 通 过 坐 标 原 点 的 曲 线 。
对 电 压 、 电 流 控 制 型 的 非 线 性 电 阻 元 件 ， 如 白 炽 灯 和 晶 体 二 极 管 的 伏 安 特 性 分 别 如 图 个 6—2—1（b ） 和 图 6— 2－ l （c ） 所 示 。
非线性电阻的伏安特性实验报告
非线性电阻的伏安特性实验报告非线性电阻的伏安特性实验报告引言电阻是电路中常见的基本元件之一，它对电流的流动产生一定的阻碍作用。
根据欧姆定律，电阻的伏安特性是线性的，即电阻值与电流成正比。
然而，在某些特殊情况下，电阻的伏安特性并非线性，这就是非线性电阻。
本实验旨在通过测量非线性电阻的伏安特性曲线，探究其特点和应用。
实验原理非线性电阻是指其电阻值与电流之间呈非线性关系的电阻元件。
一般情况下，非线性电阻的电阻值会随着电流的增大而减小，或者随着电流的增大而增大。
这种非线性关系可以通过绘制伏安特性曲线来展示。
实验步骤1. 准备实验所需材料和设备，包括非线性电阻元件、电流表、电压表和电源等。
2. 搭建电路，将非线性电阻元件连接到电流表和电压表之间，电流表和电压表分别连接到电源的正负极。
3. 逐渐调节电源的电压，记录下电流表和电压表的读数。
4. 根据记录的数据，绘制伏安特性曲线。
实验结果与分析根据实验记录的数据，我们绘制出了非线性电阻的伏安特性曲线。
从曲线可以看出，随着电流的增大，电阻的值呈现出递减的趋势。
这与非线性电阻的特性相符合。
此外，曲线上还存在一些异常点，这可能是由于测量误差或电路中其他因素的影响所致。
非线性电阻的应用非线性电阻在实际应用中具有广泛的用途。
以下是几个常见的应用领域：1. 电子器件：非线性电阻常用于电子器件中，如变阻器、热敏电阻等。
通过调节电阻的值，可以实现对电路的控制和调节。
2. 光电子学：非线性电阻在光电子学中也有重要应用。
例如，光敏电阻的电阻值会随着光照强度的变化而发生变化，从而实现对光信号的检测和测量。
3. 功率控制：非线性电阻可以用于功率控制电路中，通过调节电阻的值来实现对电路功率的调节，保护电路和设备的安全运行。
实验总结通过本次实验，我们了解了非线性电阻的伏安特性及其应用。
非线性电阻的伏安特性曲线呈现出非线性关系，电阻值随电流的变化而变化。
非线性电阻在电子器件、光电子学和功率控制等领域具有广泛的应用前景。
非线性电阻元件伏安特性的研究(电磁学实验)
实验题目：非线性电阻元件伏安特性的研究 201508实验目的：1．掌握用伏安法研究二极管正向伏安特性及钨丝灯伏安特性的方法；2．掌握用最小二乘法（回归法）处理实验数据，得到经验公式的方法。
实验仪器：PASCO 数字实验教学系统、直流电源、电阻箱、滑线变阻器、二极管、小灯泡等 实验原理：1．半导体二极管的伏安特性半导体二极管由一个p-n 结，加上接触电极、引线和封装管壳组成。
常见的二极管有硅二极管和锗二极管。
加到二极管两端的电压与流过其上面的电流的关系曲线，就叫二极管的伏安特性曲线，如图1所示。
由于p-n 结具有单向导电性，故二极管的正反向伏安特性相差很大，二极管的伏安特性可分三部分：①正向特性。
当所加的正向电压很小时，正向电流也很小，只有当正向电压加到某个数值时，电流才开始明显加大，这个外加电压值叫做二极管的阈值电压或开通电压，记作U 0。
通常硅二极管的阈值电压V V U 6.0~5.00=，锗二极管V V U 3.0~2.00=。
阈值电压的确定，一般是在正向特性曲线较直部分画一切线，延长相交于横坐标上一点，该点在横轴上的值就是该二极管的阈值电压。
②反向特性。
当二极管两端加反向电压时，反向电流很小且在一定范围内不随反向电压的增加而增加。
③反向击穿特性。
当反向电压继续增加时，反向电流会突然增大，这种现象称作反向击穿，产生击穿的临界电压称为反向击穿电压。
不同的二极管，反向击穿电压也不同。
一般情况下，二极管反向电压不得超过反向击穿电压，否则会烧坏管子。
（2）钨丝灯的伏安特性 当钨丝灯泡两端施加电压后，钨丝上有电流流过，产生功耗，灯丝温度上升，致使灯泡电阻增加。
因此，通过钨丝灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，其伏安特性如图2中曲线所示。
灯泡不加电压时，称为冷态电阻。
施加额定电压测得的电阻称为热态电阻。
由于正温度系数的关系，冷态电阻小于热态电阻，一般钨丝灯的冷态电阻与热态电阻的阻值可相差几倍至十几倍。
非线性电阻伏安特性的研究PPT课件
大学物理实验
1
实验目的
• 掌握测量伏安特性的基本方法，并用作图 法表示测量结果；
• 了解在才二两中由于电表接入而引起的系 统误差；
• 学会设计测量非线性电阻伏安特性的电路。
2
实验仪器
• 直流稳压电源；电压表，电流表（毫安表， 微安表）；二极管；滑动变阻器
3
实验原理
二极管在家正向或是反向电压时，其电压 电流不成比例。而伏安法测电阻又两种电 路，分别是电流表内接电路和电流表外接 电路。为了减少误差，本实验中在正向测 量原理图中采用电流表外接，反向测量原 理图中是内接电路。
8
实验步骤
• 断开开关，按（b）图连接，电源电压调至 25V至30V之间；
• 调节滑动变阻器，是电压表值为 0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00,6.00,7.00，, 8.00,9.00,10.00,11.00,11.20,11.40,11.60， 11.80,12.0，并记录下相应的电流表值。
4
5
2024/10/16
6
7
实验步骤
• 按原理图（a）连接电路，在闭合开关前， 吧滑动变阻器调至阻止最大；
• 闭合开关，把电源电压调至2.5V至3V之间， 调节滑动变阻器，使电压表值为 0.00,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.62,0. 64,0.66,0.68,0.70；并记录下相应的电流表 值。
9
实验数据处理
• 建立两行的表格，第一行记录电压值，第 二行记录相应的电流表值；
• 最后再方格纸上建立坐标系，根据实验数 据作出二极管的伏安特性图
10
2024/10/16
11
非线性电阻的伏安特性
实验八非线性电阻的伏安特性Experiment 8 Volt-ampere characteristic of nonlinear resistance实验目的Experimental purpose1．学习设计实验电路。
2．测绘出各种非线性电阻元件的伏安特性曲线。
3．学习和掌握从实验曲线上获取有关信息的方法，合理选用非线性电阻元件。
实验要求Experimental request1．从所提供的各种非线性电阻元件中任选两种，分别测绘出它们的伏安特性曲线和电阻电流关系曲线，并求出经验公式。
1)根据所给元器件的电学特性，合理选择实验方法。
2)设计实验控制电路与测试电路。
3)合理选择测量仪表的精度等级、量程与测试条件。
4)测量、记录、处理数据。
2．用示波器观测非线性电阻元件的伏安特性曲线。
1)说明实验原理，画出设计线路图。
2)描绘示波器荧屏上显示的伏安特性曲线。
3．根据实验结果，说明如何获取有用信息，如何合理使用非线性电阻元器件。
实验仪器Experimental instrument直流稳压电源，多量程电压表，多量程电流表，SR-071型双踪示波器，可供选择的非线性元件（照明小电珠，整流二极管，稳管二极管，发光二极管，光电二极管，光敏电阻），其余所需器件自选。
实验任务Experimental assignment在一个元件的两端加上电压，元件内就有电流通过。
流动的电流随外加电压的变化曲线称为该元件的伏安特性曲线。
若一个元件两端所加的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一直线，直线斜率的倒数，就是该元件的电阻，它是一个常数。
这类元件遵循欧姆定律，称之为线性元件。
实验室常用的线绕电阻、碳膜电阻、金属膜电阻以及其它的金属导体均属此列。
若在一个元件的两端加的电压与通过它的电流不成比例，则其伏安特性曲线不再是一直线了，而是一条曲线。
曲线上任意一点斜率的倒数表示了该元件在该工作状态下的电阻，它不是常数，而是随其工作状态的不同而改变的，称它为动态电阻。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
u=f(i) i=g(u)
返 回 上 页 下 页
2.非线性电阻的分类
①流控型电阻 电阻两端电压是其电流的单值 函数。 i + i u
u=f(i) 特点
-
a)对每一电流值有唯一的电压 与之对应。 b)对任一电压值则可能有 多个电流与之对应 。 S形
o
返 回 上 页
u
下 页
②压控型电阻
i = g (u )
特点
通过电阻的电流是其两端电压 的单值函数。 i + u
-
i
a)对每一电压值有唯一的电流 与之对应。 b)对任一电流值则可能有 多个电压与之对应 。 N形
o
u
返 回
上 页
下 页
注意 流控型和压控型电阻的伏安特性均有一
段下倾段，在此段内电流随电压增大而减小。 i i
o
③单调型电阻
u
o
u
电阻的伏安特性单调增长或单 调下降。
17.10* 人工神经元电路
首页
重点： 1. 非线性元件的特性 2. 非线性电路方程 3. 小信号分析法 4. 分段线性化方法
返 回
1.非线性电路
引言
电路元件的参数随着电压或电流而变化, 即电 路元件的参数与电压或电流有关, 就称为非线性元 件,含有非线性元件的电路称为非线性电路。
2.研究非线性电路的意义
i ' i2 ' i1
o
i
' 1
f 2 (u )
f1 (u )
u'
u
返 回 上 页 下 页
注意
①只有所有非线性电阻元件的控制类型相同, 才能得出其串联或并联等效电阻伏安特性的 解析表达式。 ②流控型非线性电阻串联组合的等效电阻还是 一个流控型的非线性电阻；压控型非线性电 阻并联组合的等效电阻还是一个压控型的非 线性电阻。 ③压控型和流控型非线性电阻串联或并联，用 图解方法可以获得等效非线性电阻的伏安特 性。
例 一非线性电阻的伏安特性 u 100i i
解
u1 100i1 i 208V
3 1
3
(1) 求 i1 = 2A， i2 = 10A时对应的电压 u1，u2；
u2 100i2 i23 2000 V
返 回 上 页 下 页
(2) 求 i =2cos(314t)2A时对应的电压 u；
3 1 3 2
u1 u2 3i1i2 (i1 i2 )
u12 u1 u2
表明 叠加定理不适用于非线性电路。
(4) 若忽略高次项，当 i = 10mA时，由此产生 多大误差？
解
u 100i i 3 100 0.01 0.013 1 10 6 V 忽略高次项，u 100 0.01 1
①静态电阻R 非线性电阻在某一工作状态下(如P点)的电压值 与电流值之比。 i du u P tg R tg Rd i
i
di
①动态电阻Rd
o
u
u
非线性电阻在某一工作状态 下(如P点)的电压对电流的导数。
返 回 上 页 下 页
注意
①静态电阻与动态电阻都与工作点有关。当P点 位置不同时，R 与 Rd 均变化。 ②对压控型和流控型非线性电阻，伏安特性曲 线的下倾段 Rd 为负，因此，动态电阻具有 “负电阻”性质。
图解法
f1 (i )
u ' u2
同一电流下 将电压相加
'
u
' 1
f 2 (i )
u
' 1
o
i'
i
返 回 上 页 下 页
②非线性电阻的并联
i i1 i2 u u1 u2
i f1 (u) f 2 (u)
i
i + + u u1 － －
i1
u2
+ i2
－
图解法
f (u )
同一电压下 将电流相加
表明 当输入信号很小时，把非线性问题
线性化引起的误差很小。
返 回 上 页 下 页
3.非线性电阻的串联和并联 i1
①非线性电阻的串联
i2
i i1 i2 u u1 u2
u
i + u1 － + u2－ + － u
u f (i) f1 (i) f 2 (i)
f (i )
返 回
上 页
下 页
例 p—n结二极管的伏安特性。 i
其伏安特性为：
+
u i
-
Hale Waihona Puke i I s (eor
qu kT
1)
kT i u ln( 1) q IS
特点
o
u
①具有单向导电性，可用于整 流用。 ② u、i 一一对应，既是压控型又是流控型。
返 回
上 页
下 页
3.非线性电阻的静态电阻 R 和动态电阻 Rd
邱关源-电路(第五版)课件-第17章
第17章
17.1 17.2 17.3 非线性电阻 非线性电容和非线性电感 非线性电路的方程
非线性电路
本章重点
17.6* 工作在非线性范围的运算放大器 17.7* 二阶非线性电路的状态平面 17.8* 非线性振荡电路
17.4
17.5
小信号分析法
分段线性化方法
17.9* 混沌电路简介
性电阻可以产生频率不同于输入频率的输出。
(3) 设 u12 = f (i1 + i2 )，问是否有u12= u1 + u2？
解
u12 100(i1 i2 ) (i1 i2 )3
返 回 上 页 下 页
u12 100(i1 i2 ) (i i ) 3i1i2 (i1 i2 )
解
u 100i i 3 200cos314t 8cos 3 314t
cos3 θ 3cos θ 4cos u 200cos314t 6cos314t 2cos942t 206 sin 314t 2 sin 942tV
3
注意 电压u中含有3倍频分量,因此利用非线
①严格说,一切实际电路都是非线性电路。 ②许多非线性元件的非线性特征不容忽略， 否则就将无法解释电路中发生的物理现象
3.研究非线性电路的依据
分析非线性电路基本依据仍然是KCL、KVL 和元件的伏安特性。
返 回 上 页 下 页
17.1 非线性电阻
1.非线性电阻
①符号 + i u
-
①伏安特性 非线性电阻元件的伏安特性不满足欧姆定 律，而遵循某种特定的非线性函数关系。
返 回
返 回 上 页 下 页
4.含有一个非线性电阻元件电路的求解
线性 含源 电阻 网络 a i + u Req + Uoc
U OC i Req
a
i
+ u
b
应用KVL得：u U OC Reqi 设非线性电阻的伏安特性为：
b
g (u) Q(u0 , i0 )
i = g (u)
解答
io
o
uo